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R
0532890
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
19930324
EP
92113372.4
19920805
de
de
de
4130771
19910916
DE
19930324
199312
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199312
5
5G 01K 7/22 A
de
Thermistor-Temperaturfühler
en
Thermistor temperature sensor
fr
Capteur de température à thermistor
2
SIEMENS MATSUSHITA COMPONENTS GmbH & CO KG
01219290
GR 91 P 7032 E
Balanstrasse 73
D-81541 München
DE
Kloiber, Gerald, Ing.
Wagnitzstrasse 16
A-8075 Feldkirchen/Graz
AT
Fuchs, Franz-Josef, Dr.-Ing.
et al
00003891
Postfach 22 13 17
D-80503 München
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GB
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NL
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Temperaturfühler (10) mit einer ein Plateau aufweisenden Temperatur-/Widerstands-Charakteristik in Form einer Reihenschaltung eines Heißleiters (11) und eines Kaltleiters (12). Der Kaltleiter (12) besitzt eine solche Cyrie-Temperatur, daß er im Betriebsstemperaturbereich in seinem Kennlinienbereich jenseits seines Widerstandsmaximums arbeitet.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermistor-Temerpaturfühler in Form eines Zweipols aus temperaturabhängigen Widerständen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiger Thermistor-Temperaturfühler ist beispielsweise aus der EA-P 0 125 366 bekannt. Es handelt sich dabei um eine Kombination von Thermistoren mit positivem und negativem Temperaturkoeffizienten bzw. Kaltleitern und Heißleitern, wobei einer Parallelschaltung eines Heißleiters und eines Kaltleiters ein Heißleiter in Reihe geschaltet ist. Es handelt sich dabei insbesondere um einen Temperaturfühler für ein Motorfahrzeug. Die Gesamt-Temperaturcharakteristik ist negativ und besitzt ein Plateau, das um die zu erfassende normale Arbeitstemperatur zentriert ist, so daß Toleranzen im Fühlersystem und normale Schwankungen der Arbeitstemperatur durch eine Fahrzeug-Temperaturanzeige nicht erfaßt werden. Es werden lediglich abnormale Temperaturänderungen aufgrund von Fehlern oder Überlastbedingungen angezeigt.
Ein derartiger Temperaturfühler ist insofern aufwendig, als er drei temperaturabhängige Widerstände aufweist, die in thermischem Kontakt miteinander stehen müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen weniger aufwendigen Temperaturfühler der in Rede stehenden Art anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Temperaturfühler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1
eine Temperatur/Widerstands-Charakteristik eines erfindungsgemäßen Thermistor-Temperaturfühlers und
Figur 2
einen erfindungsgemäßen Temperaturfühler in Hybrid-Bauweise, wobei gleichzeitig spezielle Ausbildungsmöglichkeiten der temperaturabhängigen Widerstände dargestellt sind.
Im Diagramm nach Figur 1 einer Temperatur-/Widerstands-Charakteristik eines erfindungsgemäßen Thermistor-Temperaturfühlers ist dessen Widerstand R (in logarithmischem Maßstab) über der Temperatur T in Grad Celsius aufgetragen. Eine Kurve 1 ist die Charakteristik eines Heißleiters, während eine Kurve 2 die Charakteristik eines Kaltleiters ist. In an sich bekannter Weise geht die Charakteristik 2 des Kaltleiters jenseits eines Widerstandsmaximums 2' in einen Kennlinienbereich 2'' über, in dem der Kaltleiter Heißleitereigenschaften besitzt. Durch Superposition der Charakteristiken 1 und 2 für den Heißleiter bzw. Kaltleiter entsteht eine Charakteristik 3 des erfindungsgemäßen Thermistor-Temperaturfühlers. Erfindungswesentlich ist dabei, daß der Heißleiter und der Kaltleiter in Reihe geschaltet sind und daß der Kaltleiter eine solche Curie-Temperatur besitzt, daß er im Betriebstemperuturbereich des Temperaturfühlers in seinem Kennlinienbereich 2'' jenseits des Widerstandsmaximums 2' arbeitet. Dadurch entsteht in der Thermistor-Temperaturfühlercharakteristik 3 in einem vorgebbaren Temperaturbereich ein konstanter Widerstandsverlauf bzw. ein Plateau 4, so daß die Eigenschaften erreicht werden, wie sie für Temperaturschwankungen oben bereits für den bekannten Temperaturfühler erläutert wurden.
Generell ist darüber hinaus darauf hinzuweisen, daß sich der Temperaturbereich des Plateaus 4 durch geeignete Wahl des Keramikmaterials für den Heißleiter und den Kaltleiter oder durch Wahl der Geometrie in bestimmten Grenzen beeinflussen läßt.
Der erfindungsgemäße Temperaturfühler kann beispielsweise mittels Scheiben bzw. Plättchen beliebiger Formen, z. B. Rechteckform, aufgebaut werden, die durch beliebige Verbindungstechniken, z. B. Löten, Klemmen, Schweißen oder Kleben mit einander verbunden werden können. Derartige Bauformen sind in beliebige Gehäuseformen montierbar.
Da für Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich zur Kühlwasser-Temperaturanzeige relativ niederohmige Temperatursensoren notwendig sind, zur Zeit aber niederohmige Materialien für Kaltleiter mit tiefen Curie-Temperaturen nicht zur Verfügung stehen, ist es für die Realisierung gebräuchlicher Temperaturfühler-Größen mit einem Durchmesser von beispielsweise 6 mm mindestens einen der temperaturabhängigen Widerstände, vorzugsweise den Kaltleiter in Vielschichttechnik zu realisieren. Dabei bietet es sich insbesondere an, den Temperaturfühler in Hybrid-Bauweise auszubilden, bei der Kaltleiter- und Heißleitermaterial in elektrischem Kontakt miteinander vorgesehen sind und an der jeweiligen Außenseite eine Anschlußmetallisierung aufgebracht ist. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 2 dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform sind ein Heißleiter 11 und ein Kaltleiter 12 in elektrischem Kontakt miteinander und übereinander angeordnet, wobei an der Verbindungsfläche zwischen Heißleiter 11 und Kaltleiter 12 eine elektrische Verbindung über eine gemeinsame Anschlußmetallisierung erfolgt. Auf der jeweiligen Außenseite des Heißleiters 11 bzw. des Kaltleiters 12 ist eine Anschlußmetallisierung 17 bzw. 19 vorgesehen, die ihrerseits mit einem Außenanschluß 20 bzw. 21 versehen sind.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist insbesondere der Kaltleiter 12 in Vielschichttechnik ausgebildet, bei der zwischen einer Vielzahl von Schichten aus keramischem Material 13 Anschlußmetallisierungen 14 bzw. 15 vorgesehen sind, die alternierend zu jeweils einer von zwei sich gegenüberliegenden Außenflächen des Kaltleiters geführt sind. An diesen Außenflächen sind die jeweiligen Anschlußmetallisierungen 14 bzw. 15 mittels einer weiteren Metallsierung 16 miteinander verbunden. Diese Metallisierungen 16 stehen ihrerseits mit ihrer Anschlußmetallisierung 17 bzw. der Anschlußmetallisierung 18 in elektrischem Kontakt.
Grundsätzlich ist es auch möglich, bei einer Ausführungsform in Hybridtechnik, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, beide temperaturabhängigen Widerstände in Vielschichttechnik auszuführen.
1. Thermistor-Temperaturfühler in Form eines Zweipols aus temperaturabhängigen in thermischem Kontakt miteinander stehenden Widerständen (11,12) mit positivem und negativem Temperaturkoeffizienten (Heißleiter bzw. Kaltleiter), dessen Temperatur-/Widerstands-Charakteristik (3) in einem vorgegebenen Temperaturbereich einen konstanten Verlauf (Plateau 4) besitzt,
gekennzeichnet durch eine elektrische Reihenschaltung nur eines Heißleiters (11) und eines Kaltleiters (12) und durch eine solche Curie-Temperatur des Kaltleiters (12), daß dieser im Temperaturfühler-Betriebstemperaturbereich in seinem Kennlinienbereich (2'') jenseits seines Widerstandsmaximums (2') arbeitet.
2. Temperaturfühler nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Ausbildung in Hybrid-Bauweise, bei der Heißleiter- und Kaltleitermaterial in elektrischem Kontakt miteinander vorgesehen sind und an der jeweiligen Außenseite eine Anschlußmetallisierung (17,19) aufgebracht ist.
3. Temperaturfühler nach Anspruch 2,
durch gekennzeichnet, daß wenigstens wenigstens eines der Elemente Heißleiter (11) bzw. Kaltleiter (12) in Vielschichttechnik ausgebildet ist.
4. Temperaturfühler nach Anspruch 2 und 3,
durch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter (12) in Vielschichttechnik ausgebildet ist.